（天津?qū)Ｓ茫?020屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)規(guī)范練26 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律（含解析）新人教版

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1、考點(diǎn)規(guī)范練26驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.用如圖甲所示的裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律,已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打點(diǎn)頻率f=50 Hz。甲乙(1)實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖乙所示,將第一個(gè)打點(diǎn)標(biāo)記為O,選擇點(diǎn)跡清晰且便于測(cè)量的連續(xù)5個(gè)點(diǎn),標(biāo)為A、B、C、D、E,測(cè)出A、C、E到O點(diǎn)的距離分別為d1=9.51 cm、d2=15.71 cm、d3=23.47 cm。重物質(zhì)量為0.5 kg,當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8 m/s2。現(xiàn)選取OC段的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,則OC段重物的重力勢(shì)能減少量為 J,動(dòng)能增加量為 J。(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往是重力勢(shì)能的減少量略大于動(dòng)能的增加量,關(guān)于這個(gè)誤差,下列說法正確的是()A

2、.該誤差屬于偶然誤差B.該誤差屬于系統(tǒng)誤差C.可以通過多次測(cè)量取平均值的方法來減小該誤差D.可以通過減小空氣阻力和摩擦阻力的影響來減小該誤差2.某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究彈簧的彈性勢(shì)能與壓縮量的關(guān)系。(1)如圖甲所示,將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺(tái),在上端的托盤中依次增加砝碼,測(cè)量相應(yīng)的彈簧長(zhǎng)度,部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表。由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k= N/m。(g取9.80 m/s2)砝碼質(zhì)量/g50100150彈簧長(zhǎng)度/cm8.627.636.66(2)取下彈簧,將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè),如圖乙所示;調(diào)整導(dǎo)軌,使滑塊自由滑動(dòng)時(shí),通過兩個(gè)光電門的速度大小。(3)用滑塊壓縮彈簧,記錄彈簧的壓縮量x;釋

3、放滑塊,記錄滑塊脫離彈簧后的速度v。釋放滑塊過程中,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為。(4)重復(fù)(3)中的操作,得到v與x的關(guān)系如圖丙。由圖可知,v與x成關(guān)系。由上述實(shí)驗(yàn)可得結(jié)論:對(duì)同一根彈簧,彈性勢(shì)能與彈簧的成正比。3.右圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)裝置圖,用長(zhǎng)為l的輕細(xì)線懸掛一小球,在懸點(diǎn)O下方與懸點(diǎn)距離略小于l的位置有一很鋒利的刀片,當(dāng)細(xì)線碰到刀片時(shí),細(xì)線即可被切斷且不影響小球的速度。實(shí)驗(yàn)時(shí),將細(xì)線和小球拉離豎直位置,使細(xì)線與豎直方向的夾角為。由靜止釋放小球,細(xì)線碰到刀片后立刻斷開,小球飛出,最終落到與懸點(diǎn)豎直距離為h的水平地面上,測(cè)得小球落地點(diǎn)與懸點(diǎn)在水平地面的投影點(diǎn)O的距離為x。改變

4、細(xì)線與豎直方向的夾角,可得到一系列x的數(shù)據(jù)。(1)若要利用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并且要使圖像是一條直線,如果縱坐標(biāo)表示x2,那么橫坐標(biāo)應(yīng)表示。(2)如果作出的圖像斜率為k,那么圖像在縱軸上的截距為,只要滿足k=,即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。4.現(xiàn)要通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。水平桌面上固定一傾斜的氣墊導(dǎo)軌,導(dǎo)軌上A點(diǎn)處有一帶長(zhǎng)方形遮光片的滑塊,其總質(zhì)量為m0,左端由跨過輕質(zhì)光滑定滑輪的細(xì)繩與一質(zhì)量為m的砝碼相連;遮光片兩條長(zhǎng)邊與導(dǎo)軌垂直;導(dǎo)軌上B點(diǎn)有一光電門,可以測(cè)量遮光片經(jīng)過光電門時(shí)的擋光時(shí)間t,用d表示A點(diǎn)到導(dǎo)軌底端C點(diǎn)的距離,h表示A與C的高度差,b表示遮光片的寬度,s表示A

5、、B兩點(diǎn)的距離,將遮光片通過光電門的平均速度看作滑塊通過B點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度。用g表示重力加速度。完成下列填空和作圖。(1)若將滑塊自A點(diǎn)由靜止釋放,則在滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量可表示為,動(dòng)能的增加量可表示為。若在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,1t2與s的關(guān)系式為1t2=。(2)多次改變光電門的位置,每次均令滑塊自同一點(diǎn)(A點(diǎn))下滑,測(cè)量相應(yīng)的s與t值,結(jié)果如表所示:12345s/m0.6000.8001.0001.2001.400t/ms8.227.176.445.855.431t2/(104 s-2)1.481.952.412.923.39以s為橫坐標(biāo),1

6、t2為縱坐標(biāo),在坐標(biāo)紙中描出第1和第5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);根據(jù)5個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)作直線,求得該直線的斜率k=104 m-1s-2(保留三位有效數(shù)字)。由測(cè)得的h、d、b、M和m數(shù)值可以計(jì)算出1t2-s直線的斜率k0,將k和k0進(jìn)行比較,若其差值在實(shí)驗(yàn)允許的范圍內(nèi),則可認(rèn)為此實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律?？键c(diǎn)規(guī)范練26驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1.解析(1)由題圖中所給數(shù)據(jù)可計(jì)算出打C點(diǎn)時(shí)重物的瞬時(shí)速度vC=xAE4T=d3-d14T=(23.47-9.51)10-240.02m/s=1.745m/s,Ek=12mvC2=120.51.7452J=0.76J,Ep=mgd2=0.59.80.1571J0.77J。(2)重力勢(shì)

7、能的減少量略大于動(dòng)能的增加量是因?yàn)榇嬖诳諝庾枇湍Σ磷枇?這是實(shí)驗(yàn)原理和儀器帶來的誤差,是系統(tǒng)誤差,故選項(xiàng)B、D正確。答案(1)0.770.76(2)BD2.解析(1)根據(jù)F=kx得F=kx,可得k=Fx=mgx。取較遠(yuǎn)的兩組數(shù)計(jì)算,k=0.98N1.9610-2m=50N/m。(2)氣墊導(dǎo)軌摩擦力可以忽略,故滑塊做勻速直線運(yùn)動(dòng),通過兩個(gè)光電門的速度大小相等。(3)因忽略摩擦力,釋放滑塊后,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為滑塊的動(dòng)能。(4)由題圖丙可知,v-x圖線為過原點(diǎn)的傾斜直線,成正比關(guān)系。由Ek=12mv2=Ep可知,Ep=12mv2x2,故彈性勢(shì)能與彈簧的壓縮量的二次方成正比。答案(1)50(2)

8、相等(3)滑塊的動(dòng)能(4)正比壓縮量的二次方3.解析(1)由mgl(1-cos)=12mv2,x=vt,h-l=12gt2,聯(lián)立解得x2=4l(h-l)-4l(h-l)cos。要使圖像是一條直線,如果縱坐標(biāo)表示x2,那么橫坐標(biāo)應(yīng)表示cos。(2)如果圖像斜率為k,那么圖像在縱軸的截距為4l(h-l)(或-k)。只要滿足k=-4l(h-l),即可驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。答案(1)cos (2)4l(h-l)或-k-4l(h-l)4.解析(1)滑塊從A運(yùn)動(dòng)至B的過程中,滑塊、遮光片與砝碼組成的系統(tǒng)重力勢(shì)能的減少量可表示為m0ghds-mgs;滑塊經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)的速度為v=bt,故系統(tǒng)動(dòng)能的增加量為12(m0+m)b2t2;若機(jī)械能守恒,則有m0ghds-mgs=12(m0+m)b2t2,得1t2=2m0gh-2mgd(m0+m)db2s。(2)根據(jù)數(shù)據(jù)描點(diǎn)后,作圖線時(shí)注意使所描點(diǎn)大致在同一直線上,計(jì)算斜率時(shí)注意選取相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)來計(jì)算。答案(1)m0ghds-mgs12(m0+m)b2t22m0gh-2mgd(m0+m)db2s(2)描點(diǎn)連線如圖所示(見解析)2.40(2.202.60均正確)4